Dosky na báze grafénu vytvárajú špinavú vodu jednoducho a lacno

Anonim

Dosky na báze grafénu vytvárajú špinavú vodu jednoducho a lacno

veda

Colin Jeffrey

28. júla 2016

Nový systém dvojvrstvovej biofólie môže poskytnúť prostriedky na čistenie rozsiahlych vodných útvarov jednoducho tým, že ich prekryje listami tohto nového materiálu (Credit: Washingtonská univerzita v St.Louis)

Inžinieri na Washingtonskej univerzite v St. Louis (WUSTL) vyvinuli fólie na báze biofónu na báze grafénu, ktoré sa dajú položiť na špinavé alebo slané priehrady a rybníky na výrobu čistej pitnej vody s využitím sily slnka. Táto nová technika by mohla byť lacným a jednoduchým spôsobom, ako pomôcť poskytnúť pitnú vodu v krajinách, kde sú veľké plochy vody znečistené suspendovanými časticami špiny a inými plávajúcimi látkami.

Biofilm je vytvorený ako dvojvrstvová štruktúra pozostávajúca z dvoch vrstiev nanocelulózy produkovaných baktériami. Spodná vrstva obsahuje nedotknutú celulózu, zatiaľ čo horná vrstva tiež obsahuje oxid grafén, ktorý absorbuje slnečné svetlo a vytvára teplo. Systém pracuje tým, že zospodu vytvára vodu ako hubu, kde sa v najvyššej vrstve odparí a zanecháva za sebou všetky suspendované častice alebo soli. Sladká voda potom kondenzuje na vrchu, kde sa dá odčerpať a používať.

"Tento proces je veľmi jednoduchý, " povedal Srikanth Singamaneni, docent strojníctva a materiálov na WUSTL. "Kráska spočíva v tom, že sieť z celulózových vlákien z nanometrov vyrábaných baktériami má vynikajúcu schopnosť premiestňovať vodu z objemu na odparovaciu plochu, pričom minimalizuje pokles tepla a celá vec sa vyrába v jednom výstrele."

Zatiaľ čo toto je nové použitie grafénu, výskumníci tvrdia, že proces, ktorý sa používa na výrobu bioplastovej bioflóry, je v skutočnosti najinovatívnejšou súčasťou celého experimentu. Podobne ako proces používa ustrice na vytvorenie perly, kde je malé jadro materiálu nepretržite prekrývajúce vrstvy tekutého povlaku, ktoré sa nakoniec vytvrdzuje, baktérie použité v novom materiáli produkujú vrstvy nanocelulózových vlákien, ktoré sú nalepené časticami grafénových oxidových vločiek,

"Kým sme kultivovali baktérie pre celulózu, pridali sme vločky oxidu grafénového do samotného média, " povedal Qisheng Jiang, vysokoškolský študent na WUSTL. "Oxid grafén sa stáva zapustený, pretože baktérie produkujú celulózu.V určitom bode pozdĺž procesu zastavíme, médium odstráňte pomocou oxidu grafénového a znovu zavádzame čerstvé médium, čo vytvára ďalšiu vrstvu našej peny. silná, mechanicky, je dosť robustná. "

Vedci tiež tvrdia, že materiál je mimoriadne ľahký, lacný a ľahko sa vyrába v obrovských množstvách. A na rozdiel od taktiež výnimočne jednoduchých systémov, ktoré sú navrhnuté tak, aby robili podobné veci, materiál bio-penového grafénu sa jednoducho položí na vodné útvary a nevyžaduje systémy potrubia alebo energie, aby vodu prechádzali na dekontamináciu.

"Celulóza môže byť vyrobená v masívnom meradle, " povedal Singamaneni. "A oxid grafenu je mimoriadne lacný - ľudia môžu vyrábať ton, naozaj tony, a to ako materiál, ktorý ide do tohto, je vysoko škálovateľný, takže sa dá predstaviť výrobu obrovských listov biopenia."

Výrobný systém používaný na vytvorenie biofoamu má tiež schopnosť zahrnúť ďalšie nanostruktúrne materiály, ktoré ničia baktérie a dôkladnejšie čistia vodu, čo mu umožňuje vyrábať bezpečnú pitnú vodu takmer z akéhokoľvek zdroja.

"Dúfame, že v krajinách, kde je dostatok slnečného svetla, ako napríklad v Indii, budete schopní odobrať nejakú špinavú vodu, odpariť ju pomocou nášho materiálu a zbierať sladkú vodu, " povedal Singamaneni.

Výsledky tohto výskumu boli nedávno publikované v časopise Advanced Materials .

Zdroj: Washingtonská univerzita v St.Louis

Nový systém dvojvrstvovej biofólie môže poskytnúť prostriedky na čistenie rozsiahlych vodných útvarov jednoducho tým, že ich prekryje listami tohto nového materiálu (Credit: Washingtonská univerzita v St.Louis)